KR101324145B1 - 미세 외과 수술용 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보다 효과적인 조직의 절단을 제공하는 작동 메커니즘을 구비하는 기부 및 절단 부재를 포함하는 미세 외과 수술용 기구를 개시한다.

유리체 절제술 탐침, 미세 외과 수술, 절단

Description

미세 외과 수술용 기구 {MICROSURGICAL INSTRUMENT}

본 발명은 일반적으로 미세 외과 수술용 기구에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 조직을 절단하고 흡입하기 위한 포트(port)를 갖는 미세 외과 수술용 기구에 관한 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

많은 외과 수술 절차가 다양한 체내 조직의 정확한 절단 및/또는 제거를 필요로 한다. 예를 들면, 일정한 안과 수술 절차는 눈의 후방 부분(posterior segment)을 채우는 유리체 액(vitreous humor)의 투명한 젤리 형태 물질의 절단 및/또는 제거를 필요로 한다. 유리체 액, 또는 유리체(vitreous)는 종종 망막에 부착되는 다수의 미세 섬유로 이루어진다. 따라서, 유리체의 절단 및 제거는 망막 상의 수축(traction), 맥락막으로부터 망막의 분리, 망막의 찢김(tear), 또는, 최악의 경우, 망막 자체의 절단 및 제거를 방지하기 위하여 매우 조심스럽게 이루어져야 한다.

후방 부분 안과 수술에서 미세 수술용 절단 탐침을 사용하는 것은 잘 알려져 있다. 이러한 유리체 절제술 탐침(vitrectomy probe)은 통상적으로 평면 부분(pars plana) 부근에서 공막의 절개를 통해 삽입된다. 의사는 후방 부분 수술 동안에 광섬유 조명기(fiber optic illuminator), 주입 캐뉼러(infusion cannula), 또는 흡기 탐침(aspiration probe)과 같은 다른 미세 외과 수술용 기구를 삽입할 수도 있다. 의사는 현미경을 통해 눈을 보면서 수술을 실행한다.

종래의 유리체 절제술 탐침은 통상적으로 중공의 외부 절단 부재, 상기 중공 외부 절단 부재 내에 이동가능하게 배치되고 이와 동축으로 배열되는 중공의 내부 절단 부재, 외부 절단 부재의 말단 단부 부근에서 외부 절단 부재를 통해 반경 방향으로 연장하는 포트를 포함한다. 유리체 액은 개방된 포트로 흡입되며, 내부 부재가 작동하여 포트를 폐쇄한다. 포트의 폐쇄시에, 내부 및 외부 절단 부재 모두의 절단 표면은 유리체를 절단하기 위하여 함께 작용하며, 절단된 유리체는 내부 절단 부재를 통해 빨려 나간다. 미국 특허 제4,577,629 (Martinez); 5,019,035 (Missirlian 등); 4,909,249 (Akkas 등); 5,176,628 (Charles 등); 5,047,008 (de Juan 등); 4,696,298 (Higgins 등); 및 5,733,297 (Wang) 는 모두 다양한 유형의 유리체 절제술 탐침을 개시하고 있으며, 이들 각각의 특허는 그 전체가 인용에 의하여 본 명세서에 병합된다.

종래의 유리체 절제술 탐침은 "길로틴 방식(guillotine style)" 탐침 및 회전 탐침을 포함한다. 길로틴 방식 탐침은 그 종방향 축을 따라 왕복이동하는 내부 절단 부재를 갖는다. 회전 탐침은 그 종방향 축 주위에서 왕복이동하는 내부 절단 부재를 갖는다. 이들 2가지 유형의 탐침 모두에서, 내부 절단 부재는 다양한 방법을 사용하여 작동된다. 예를 들면, 내부 절단 부재는, 기계적 스프링을 압도하는 피스톤 또는 격막 조립체에 대한 압축 공기 압력에 의해서, 개방된 포트 위치로부터 폐쇄된 포트 위치로 이동할 수 있다. 압축 공기 압력의 제거시에, 스프링은 내 부 절단 부재를 폐쇄된 포트 위치로부터 개방된 포트 위치로 복귀시킨다. 다른 예로서, 내부절단 부재는 제1 압축 공기 압력원을 사용하여 개방된 포트 위치로부터 폐쇄된 포트 위치로 이동할 수 있고, 이후 제2 압축 공기 압력원을 사용하여 폐쇄된 포트 위치로부터 개방된 포트 위치로 이동할 수 있다. 추가적인 예로서, 내부 절단 부재는 종래의 회전 전기 모터 또는 솔레노이드를 사용하여 개방 및 폐쇄 포트 위치 사이에서 전자기계적으로 작동할 수 있다. 미국 특허 제4,577,629호는 길로틴 방식의, 압축공기 피스톤 / 기계적 스프링 작동식 탐침의 예를 제공한다. 미국 특허 제4,909,249호 및 제5,019,035호는 길로틴 방식의 압축공기 격막 / 기계적 스프링 작동식 탐침을 개시한다. 미국 특허 제5,176,628호는 회전식 이중 압축공기 구동 탐침을 개시한다.

종래의 많은 유리체 절제술 탐침에서는, 내부 절단 부재의 절단 행정이 절단 행정의 끝단에서 탐침의 폐쇄된, 말단 단부와 접촉함으로써 제한된다. 이러한 작동은 탐침의 절단 표면을 무디어지게 할 수 있다. 종래의 많은 유리체 절제술 탐침에서는, 내부 절단 부재의 복귀 행정이 정지용 링과 접촉하는 피스톤 또는 격막을 작동시킴으로써 제한된다. 이러한 구성은 절단 행정의 개시시에 작동 압력에 노출되는 격막 영역을 감소시키게 된다. 종래의 압축공기 피스톤(또는 격막) / 기계적 스프링 작동식 탐침에서, 사전 하중이 가해진 복귀 스프링의 사용을 위해서는 절단 행정을 개시하기 위한 비교적 큰 작동 압력이 요구된다. 또한, 스프링 복귀식 탐침은 절단 행정이 진행됨에 따라 스프링 복귀력의 증가를 나타내며, 이는 절단 행정을 완료시키기 위해 증가된 압축공기 압력을 필요로 한다. 보다 큰 스프링 사전 하중의 힘은 상응하게 큰 압축공기 작동 압력을 요구하므로, 이러한 제한은 높은 절단 속도를 갖는 현대의 탐침에서는 더욱 심화된다.

따라서, 보다 효율적인 절단을 이루는 개량된 유리체 절제술 탐침이 필요하다. 이러한 효율은 탐침이 작동하는 동안에 소비되는 총 공기의 최소화, 낮은 압축공기 압력에서의 작동, 및 높은 절단 속도에서의 작동을 용이하게 하여야 한다. 소비되는 총 공기의 최소화는 압축공기가 주기적으로 교체되는 가압 탱크를 통해 전달되는 장치에서 특히 중요하다. 높은 절단 속도에서의 작동은 절단 동안에 유리체 및 망막의 유출물의 교란운동(turbulence) 및 절단 사이의 흡기 시간을 감소시킨다.

일 측면에서, 본원 발명은 절단 부재 및 기부를 갖는 미세 외과 수술용 기구이다. 절단 부재는 조직을 수용하기 위한 포트를 구비하는 관형 외부 절단 부재 및 상기 외부 절단 부재 내에 배치되는 관형 내부 절단 부재를 갖는 절단 부재를 갖는다. 기부는 상기 내부 절단 부재가 상기 포트를 개방 및 폐쇄하고 상기 포트 내에 배치되는 조직을 절단하도록, 상기 내부 절단 부재의 왕복식 작동을 위한 작동 메커니즘을 갖는다. 상기 작동 메커니즘은 제1 벽 부분 및 제2 벽 부분을 갖는 격막 챔버, 상기 격막 챔버 내에 배치되며 제1 제한 표면 및 제2 제한 표면을 갖는 강성의 중심 지지부, 및 상기 기부 및 상기 중심 지지부에 결합되는 가요성 격막을 포함한다. 상기 내부 절단 부재의 작동시에, 상기 제1 제한 표면이 상기 내부 절단 부재의 절단 행정의 끝단에서 상기 제1 벽 부분과 접촉하며, 상기 제2 제한 표면이 상기 내부 절단 부재의 복귀 행정의 끝단에서 상기 제2 벽 부분과 접촉한다.

본원발명의 더욱 완벽한 이해를 위하여, 나아가 그 목적 및 장점의 완벽한 위해를 위하여, 첨부된 도면과 함께 이하의 상세한 설명이 참조된다.

여기서 각 도면은 다음과 같다:

도 1은 본원발명의 바람직한 실시예에 따른 미세 외과 수술용 기구의 사시도이다;

도 2는 도 1의 미세 외과 수술용 기구의 평면도이다;

도 3은 미세 외과 수술용 시스템에 작동적으로 결합되어 도시된, 도 1의 미세 외과 수술용 기구의 측단면도이다;

도 4는 도 1의 미세 외과 수술용 기구의 캠 부재의 확대된 사시도이다;

도 5는 도 4의 캠 부재의 횡단면도이다;

도 6은 도 2의 원 내에 도시된 도 1의 미세 외과 수술용 기구의 일부에 대한 확대된 부분 측단면도이다;

도 7은 도 1의 미세 외과 수술용 기구의 작동 메커니즘의 일부의 확대된 부분 측단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예 및 그 장점이 도 1 내지 도 7을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있는데, 도 1 내지 도 7에 있어서 유사하고 상응하는 부분들에 대해서는 유사한 도면부호가 사용되고 있다.

미세 외과 수술용 기구(10)는 바람직하게, 기부(12), 작동용 핸들(14), 선단 부재(16), 말단 팁(distal tip)(20)을 갖는 절단 부재(18)를 포함한다. 도면에 도시된 바와 같이, 미세 외과 수술용 기구(10)는 유리체 절제술 탐침(vitrectomy probe)이다. 그러나 미세 외과 수술용 기구(10)는 어떠한 미세 외과 수술용 절단기, 흡입기, 또는 주입 탐침도 될 수 있다.

기부(12)는 왕복운동 방식으로 절단 부재(18)의 관형 내부 절단 부재(110)를 작동시키기 위하여 작동 메커니즘(13)을 포함한다. 작동 메커니즘(13)은 바람직하게 제1 압축 공기 포트(22), 제2 압축 공기 포트(24), 격막 챔버(26), 가요성 격막(28), 및 강성의 중심 지지부(30)를 포함한다. 가요성 격막(28)은 기부(12) 및 중심 지지부(30)에 결합된다. 도면에 도시된 바와 같이, 가요성 격막(28)은 기부(12) 및 중심 지지부(30) 모두에 마찰에 의해 결합된다. 대안적으로, 가요성 격막(28)은 기부(28)에 마찰에 의해 결합되고 중심 지지부(30) 상에 오버몰드(over-mold) 될 수 있다. 중심 지지부(30)는 격막 챔버(26)의 벽 부분(33a) 및 (33b) 각각과 인터페이스를 이루기 위한 제한 표면(31a) 및 (31b)을 갖는다. 기부(12)는 또한 말단 팁(12c) 및 개구(12b)를 갖는 말단부(12a) 및 흡기 포트(34)를 포함한다. 칼라(36)는 말단부(12a)를 핸들(14)과 결합시킨다. 내부 절단 부재(110)는 중심 지지부(30)에 결합되며, O-링(38)을 통하여 슬라이딩 방식 및 유체 소통 방식으로(slidably and fluidly) 기부(12)에 결합된다.

작동용 핸들(14)은 바람직하게 선단 기부(proximal base)(50), 말단 기 부(distal base)(52), 및 양 기부(50) 및 (52)에 결합되는 다수의 가요성 부속물(appendages)(14a)을 포함한다. 가요성 부속물(14a)은 티타늄, 스테인리스 스틸, 또는 적절한 열 가소성 물질과 같이, 임의의, 복원력을 갖는 적절한 탄성 물질로 제조될 수 있다. 핸들(14)은 기부(12)의 말단 부분(12a)을 둘러싼다. 선단 기부(50)는 칼라(36)에 결합된다. 말단 기부(52)는 슬라이딩 가능한 칼라(54) 내에 수용된다. 사용자는 핸들(14)을 통해 미세 외과 수술용 기구(10)를 움켜쥔다. 사용자가 가요성 부속물(14a) 상에 내부로 향하는 압력을 가하면, 가요성 부속물(14a)은 (14b)에서 또는 (14b) 부근에서 구부러져, 가요성 부속물(14a)이 펴지고 신장되며, 칼라(54)를 말단 기부(52) 쪽으로 이동시키게 된다. 이러한 압력이 제거되면, 스프링(55)이 가요성 부속물(14a)을 도 2에 도시된 위치로 복귀시킨다.

선단 부재(16)는 바람직하게 캠 부재(72)를 수용하기 위한 캠 챔버(70), 기부(12)의 말단 팁(12c)을 수용하기 위한 기부 챔버(74), 절단 부재(18)의 내부 절단 부재(110)를 수용하기 위한 부싱(bushing)(76), 및 절단 부재(18)의 관형 외부 절단 부재(100)를 수용하기 위한 출구부(78)를 포함한다. 캠 부재(72)는 구멍(79)의 각 단부에 삽입되는 맞춤 핀(dowel pin)(도시되지 않음)을 통하여 기부(12)의 개구(12b) 내에서 선단 부재(16)에 회전식으로 결합된다. 캠 부재(72)는 칼라(54)와 접속하기 위한 제1 정지 표면(80), 기부(12)와 접속하기 위한 제2 정지 표면(82), 절단 부재(18)의 내부 절단 부재(110)를 수용하기 위한 슬롯(clearance slot)(84), 그리고 부싱(76)과 접속하기 위한 캠 표면(86)을 바람직하게 구비한다. O-링(88)은 선단 부재(16)를 내부 절단 부재(110)에 대해 슬라이딩 방식 및 유체 소통 방식으로 밀봉한다.

앞서 기술된 바와 같이, 절단 부재(18)는 바람직하게 관형 외부 절단 부재(100) 및 관형 내부 절단 부재(110)를 포함한다. 외부 절단 부재(100)는 내부 구멍(102), 폐쇄 단부(104), 조직을 수용하기 위한 포트(106), 및 절단 표면(108)을 갖는다. 내부 절단 부재(110)는 내부 구멍(112), 개방 단부(114), 및 절단 표면(116)을 갖는다.

작동에 있어서, 유리체 절제술 탐침(10)은 미세 외과 수술용 시스템(198)에 작동적으로 결합된다. 더욱 구체적으로, 압축 공기 포트(22)는 유체 라인(202)을 통해 압축 공기 압력원(200)에 유체 소통 방식으로 결합되며, 압축 공기 포트(24)는 유체 라인(206)을 통해 압축 공기 압력원(204)에 유체 소통 방식으로 결합되며, 흡기 포트(34)는 유체 라인(209)을 통해 진공원(208)에 유체 소통 방식으로 결합된다. 내부 구멍(112) 및 유체 라인(209)에는 외과 수술상의 유체(surgical fluid)가 주입된다. 미세 외과 수술용 시스템(198)은 또한 마이크로 프로세서 또는 컴퓨터(210)도 구비하는데, 이는 각각 인터페이스(212) 및 (214)를 통하여 압축 공기 압력원(200) 및 (204)에 전기적으로 결합된다.

외과의사는 평면 부분 삽입물(pars plana insertion)을 사용하여 눈의 후방 부분(posterior segment)으로 말단 팁(20)을 삽입한다. 외과의사는 진공원(208)에 대해 요구되는 진공도(vacuum level)를 선택한다. 포트(106)를 통해 내부 구멍(112)으로 조직이 흡입된다. 외과 의사는 마이크로 프로세서(210)를 사용하여, 그리고 선택적으로, 풋 제어기(foot controller)와 같은, 비례 제어 장치(도시되지 않음)를 사용하여 탐침(10)에 대하여 요구되는 절단 속도를 선택한다. 더욱 구체적으로, 마이크로 프로세서(210)는 격막(28)을 가로질러 주기적인 압력차를 형성하도록 가압된 가스 공급원(200) 및 (204)를 사용하여, 원하는 절단 속도로 왕복 이동하는 방식으로, 중심 지지부(30)를 이동시키고, 이에 따라 내부 절단 부재(110)를 이동시킨다. 압축 공기 포트(22)에 제공되는 압력이 압축 공기 포트(24)에 제공되는 압력보다 더 큰 경우에, 내부 절단 부재(110)는 개방 단부(114)가 도 6에 도시된 바와 같이 절단 표면(108)을 지나치게 될 때까지 말단 팁(20)을 향해 이동된다. 이러한 작동은 포트(106)를 폐쇄하여, 절단 표면(108 및 116)이 내부 구멍(112) 안쪽으로 조직을 잘라내도록 한다. 절단된 조직은 내부 구멍(112), 흡기 포트(34), 유체 라인(209)을 통하여 수집 챔버(도시되지 않음)로 흡입된다. 압축 공기 포트(24)에 제공되는 압력이 압축 공기 포트(22)에 제공되는 압력보다 크게 되면, 내부 절단 부재(110)는 말단 팁(20)으로부터 멀어지게 이동하여, 포트(106)를 개방하여 조직의 추가 흡입이 가능하게 한다.

내부 절단 부재(110)의 작동 동안에, 절단 행정을 정확하게 종료시키기 위하여 중심 지지부(30)의 제한 표면(31a)이 격막 챔버(26)의 벽 부분(33a)과 접촉한다. 복귀 행정을 정확하게 종료시키기 위하여 중심 지지부(30)의 제한 표면(31b)이 격막 챔버(26)의 벽 부분(33b)과 접촉한다. 제한 표면(31a)이 벽 부분(33a)과 접촉하면, 내부 절단 부재(110)의 개방 단부(114)의 절단 표면(116)이 바람직하게 외부 절단 부재(100)의 말단 절단 표면(108)에 또는 이를 바로 지나쳐서 배치된다. 제한 표면(31b)이 벽 부분(33b)과 접촉하면, 개방 단부(114)가 바람직하게 외부 절 단 부재(100)의 선단 절단 표면(108)에 또는 그 부근에 배치된다. 내부 절단 부재(110) 작동의 이러한 정확한 제어는 탐침(10)의 절단 효율을 크게 향상시킨다.

이상으로부터, 본원발명이 종래의 유리체 절제술 탐침에 비하여 상당한 이점을 제공한다는 것을 알 수 있다. 본 명세서에서 본원발명은 실시예를 통해 설명되었으나, 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람에 의해 다양한 수정이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 이상에서는 본원발명이 유리체 절제술 탐침과 관련하여 설명되었으나, 흡기용 탐침(aspiration probe), 주입용 탐침(infusion probe), 및 기타의 절단용 탐침에도 동일하게 적용될 수 있다.

본 발명의 작동 및 구성은 이상의 설명으로부터 명백할 것이다. 이상에서 설명되거나 도시된 장치 및 방법이 바람직한 것으로 기술되었으나, 이하의 청구범위에서 한정되는 바와 같이 본 발명의 범주나 사상 내에서 다양한 변경이나 수정이 이루어질 수 있다.

Claims (4)

1. 미세 외과 수술용 기구로서:

   관형 외부 절단 부재 그리고 상기 관형 외부 절단 부재 내에 배치되는 관형 내부 절단 부재를 갖는 절단 부재로서, 상기 관형 외부 절단 부재는 조직을 수용하기 위한 포트를 구비하며 말단 절단 표면 및 선단 절단 표면을 구비하고, 그리고 상기 관형 내부 절단 부재는 제3 절단 표면 및 상기 포트와 소통하는 내부 구멍을 구비하는, 절단 부재; 및

   상기 내부 절단 부재가 상기 포트를 개방 및 폐쇄하고 상기 포트 내에 배치되는 조직을 절단하도록, 상기 내부 절단 부재의 왕복식 작동을 위한 작동 메커니즘을 갖는 기부;를 포함하고,

   상기 작동 메커니즘이:

   제1 벽 부분 및 제2 벽 부분을 갖는 격막 챔버;

   상기 격막 챔버 내에 배치되며 제1 강성 제한 표면 및 제2 강성 제한 표면을 갖는 강성의 중심 지지부; 및

   상기 기부 및 상기 중심 지지부에 결합되는 가요성 격막; 을 포함하고,

   상기 내부 절단 부재의 작동시에,

   상기 제3 절단 표면이 상기 말단 절단 표면에 또는 상기 말단 절단 표면에 근접하게 배치되며 상기 내부 절단 부재가 상기 포트를 폐쇄하여서 상기 내부 구멍 내에 수용된 조직의 절단을 허용하는, 상기 내부 절단 부재의 절단 행정을 종료시키기 위해 상기 제1 강성 제한 표면이 상기 제1 벽 부분과 접촉하며,

   상기 제3 절단 표면이 상기 선단 절단 표면에 또는 상기 선단 절단 표면에 근접하게 배치되며 상기 포트가 개방되어서 상기 포트를 통해 상기 내부 구멍 내로 조직이 흡입되는 것을 허용하는, 상기 내부 절단 부재의 복귀 행정을 종료시키기 위해 상기 제2 강성 제한 표면이 상기 제2 벽 부분과 접촉하는,

   미세 외과 수술용 기구.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 수술용 기구가 유리체 절제술 탐침인,

   미세 외과 수술용 기구.
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